機械設(shè)計工具

機械設(shè)計工具在現(xiàn)今的社會占據(jù)了一個很重的地位﹐它可用于設(shè)計、修改及更新現(xiàn)有的零件。下面將為大家介紹一下什么是機械設(shè)計工具及其特色。

機械設(shè)計是根據(jù)用戶的要求來分析及設(shè)計出機械產(chǎn)品、零件﹐是機械工程中重要的成分﹐同時亦是機械生及零件生產(chǎn)的第一步。

上圖便是機械設(shè)計的圖例。

而現(xiàn)時的機械設(shè)計工具主要都是電腦軟件。而這些軟件工具都是依據(jù)一個名為CAD (Computer Aided Design) 的技術(shù)演變出來的。 CAD 中有幾個基本的技術(shù)最為重要﹐分別是交互技術(shù)、圖形變換技術(shù)、曲面造型和實體造型技術(shù)等。

交互技術(shù)是指人和機器可以及時地交換信息﹐可以邊構(gòu)思、邊修改，隨時可從圖形終端屏幕上看到每一步操作的顯示結(jié)果。例如將草圖變?yōu)楣ぷ鲌D。

圖形變換的主要功能是把用戶坐標(biāo)系和圖形輸出設(shè)備的坐標(biāo)系聯(lián)系起來﹐通過矩陣運算來實現(xiàn)圖形變換。

實體造型技術(shù)和曲面造型便是制作3D實體模型的關(guān)鍵技術(shù)。工程實體模型通常主要由基于草圖的特征組成；二維草圖沿著路徑掃掠形成三維特征。這些可以是切割，也可以是拉伸等等。

CAD技術(shù)早期并沒有實體造型的功能﹐而是在后期發(fā)展出來的。

機械設(shè)計只是CAD技術(shù)的一部分應(yīng)用。 CAD 在現(xiàn)今已應(yīng)用在多個范疇﹐如建筑設(shè)計、電子和電氣、科學(xué)研究、軟件開發(fā)、機器人、服裝業(yè)、出版業(yè)、工廠自動化、土木筑、地質(zhì)、計算機藝術(shù)等。

上圖便是其中一個用于建筑設(shè)計的例子。

而CAD應(yīng)于機械設(shè)計中最重要的技術(shù)便是實體造型（Solid modeling）及曲面造型。

機械設(shè)計工具軟件市面上有不少﹐而下列四種是較為常用的軟件:Solidworks, AutoCAD, Pro/ENGINEER及SpaceClaim。

以上四種軟件都是深受工程師歡迎及被廣泛應(yīng)用﹐不論是機械設(shè)計或是其他設(shè)計。而且其中三都有發(fā)出國際認(rèn)可性的牌照。分別是:

CSWP (Certified SolidWorks Professional) 是SolidWorks全球認(rèn)證考試。

Autodesk 認(rèn)證便是AutoCAD的全球認(rèn)證考試。

Pro/ENGINEER 官方專業(yè)認(rèn)證計劃是由PTC提供的﹐為業(yè)界所認(rèn)可。

再來為大家簡單介紹一下四種軟件。

Solidworks

SolidWorks是世界上第一個基于Windows開發(fā)的3D CAD系統(tǒng)﹐因此在實體造型技術(shù)和曲面造型都在眾軟件中領(lǐng)先。其功能強大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新三大特點使更多工程師選擇它。而且整個產(chǎn)品設(shè)計是可百分之百可編輯的，零件設(shè)計、裝配設(shè)計和工程圖之間的是全相關(guān)的。

AutoCAD

早期的AutoCAD主要是用于2D繪圖、詳細(xì)繪制和設(shè)計文檔。3D設(shè)計是在較後期才加入的功能。由于它是最早期的2D設(shè)計工具﹐該軟體推廣的.dwg文件格式成為2D繪圖的常用標(biāo)準(zhǔn)格式。

AutoCAD具有完善的圖形繪制和圖形編輯功能﹐並支持多種硬件設(shè)備和種操作平臺。它的表格處理功能相對較弱，而在實際工作中，往往需要在AutoCAD中制作各種表格。

Pro/Engineer

Pro/Engineer軟件是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位。參數(shù)化設(shè)計即是我們可以把產(chǎn)品看成幾何模型，而無論多么復(fù)雜的幾何模型，都可以分解成有限數(shù)量的構(gòu)成特征，而每一種構(gòu)成特征，都可以用有限的參數(shù)完全約束它。同時Pro/Engineer采用了單一數(shù)據(jù)庫來解決特征的相關(guān)性問題。Pro/E的基于特征方式，能夠?qū)⒃O(shè)計至生產(chǎn)全過程集成到一起，實現(xiàn)并行工程設(shè)計。

SpaceClaim

SpaceClaim 是世界首個自然方式3D 設(shè)計系統(tǒng)﹐不同于基于特征的參數(shù)化CAD系統(tǒng)，SpaceClaim 能夠讓用戶以最直觀的方式對模型直接編輯﹐使用者不需具有任何工程繪圖背景。它僅有幾個主要建模工具卻能完成用戶想要做的設(shè)計和編輯。分別是: 直接建模工具（拖拉和移動）能輕松自如地完成設(shè)計和編輯；合并工具能輕易地完成各種模型的合并和分割；填充工具能快速的填充或去除各種特征。

以下是一些用戶對四種軟件的看法:

AutoCAD使用上偏重2D工作﹐3D設(shè)計仍不夠另外三種強大﹐而且在許多行業(yè)上所需的功能仍然是缺少的。

SolidWorks操作介面教人性化﹐好學(xué)易懂﹐大型組合件的效率最高﹐更提供AutoCAD模擬器。缺點是用家需具備強烈空間感, 否則2D草圖常畫錯工作平面。同時亦對電腦的要求比較高。

Pro/Engineer, 模組多且齊全, 功能強, 建構(gòu)條件嚴(yán)謹(jǐn), 缺點是使用者需對電腦具備相當(dāng)管理觀念方能厘清軟體檔案架構(gòu)。

SpaceClaim 簡潔方便而且客易學(xué)習(xí)﹐即使沒有使用CAD的經(jīng)驗的用家仍可輕易上手。亦是唯一一個支持鼠標(biāo)手勢的3D CAD工具。由于開發(fā)的年期較其他三種短﹐因此功能還有待完善。

在四種軟體中比較推薦學(xué)Solidworks和SpaceClaim ﹐除了較容易學(xué)外﹐它亦是在工程界中廣為使用的機械設(shè)計工具﹐而SpaceClaim 當(dāng)中的直接建模技術(shù)正在悄悄地改變著CAD 領(lǐng)域﹐眾多CAD的大公司都對此技術(shù)極為重視。

附：

Solidworks 的官網(wǎng)：http://www.solidworks.com/

AutoCAD的官網(wǎng)：http://www.autodesk.com/products/all-autocad

Pro/Engineer的官網(wǎng)：http://zh-cn.ptc.com/

SpaceClaim的官網(wǎng)：http://www.spaceclaim.com/